JP7684586B2 - Hot stamped compact - Google Patents
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Description
本発明は、ホットスタンプ成形体に関する。
本願は、2021年2月15日に、日本に出願された特願2021-022063号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a hot stamped product.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-022063, filed in Japan on February 15, 2021, the contents of which are incorporated herein by reference.
近年、環境保護及び省資源化の観点から自動車車体の軽量化が求められており、車体部品への高強度鋼板の適用が加速している。ところで、車体部品はプレス成形によって製造される。車体部品を構成する鋼板の高強度化に伴い、プレス成形時の成形荷重が増加するだけでなく、成形性が低下する。そのため、高強度鋼板をプレス成形する場合、複雑な形状の部材への成形性が課題となる。このような課題を解決するため、鋼板が軟質化するオーステナイト域の高温まで加熱した後にプレス成形を実施するホットスタンプ技術の適用が進められている。ホットスタンプは、プレス成形と同時に、金型内において焼入れ処理を実施することで、車体部品への成形と強度確保とを両立する技術として注目されている。In recent years, there has been a demand for lighter automobile bodies from the standpoint of environmental protection and resource conservation, and the application of high-strength steel sheets to automobile body parts has accelerated. Meanwhile, automobile body parts are manufactured by press forming. As the strength of the steel sheets that make up automobile body parts increases, not only does the forming load during press forming increase, but formability also decreases. Therefore, when press forming high-strength steel sheets, formability into components with complex shapes becomes an issue. To solve this issue, the application of hot stamping technology, in which the steel sheet is heated to a high temperature in the austenite region where it softens, and then press forming is performed, is being promoted. Hot stamping is attracting attention as a technology that achieves both forming into automobile body parts and ensuring strength by performing quenching treatment in a die at the same time as press forming.
車体部品の中でも、衝撃吸収および骨格の変形制御に用いられる部材には、衝突時の変形により破断が生じにくいことが要求される。衝突時の変形による破断の発生を抑制するためには、車体部品は曲げ性に優れることが要求される。また、衝突時に多様な変形モードで変形した場合であっても破断の発生を抑制できるように、曲げ性の異方性が小さいことが要求される。 Among auto body parts, components used for shock absorption and frame deformation control are required to be less susceptible to fracture due to deformation during a collision. To prevent fractures due to deformation during a collision, auto body parts are required to have excellent bendability. In addition, the anisotropy of bendability is required to be small so that fractures can be prevented even when the parts are deformed in various deformation modes during a collision.
材料の曲げ性は引張強さと相関があり、引張強さを低下させると曲げ性が向上する。ホットスタンプ材のミクロ組織の主相はマルテンサイトであり、マルテンサイトの引張強さは鋼成分のうちCに大きく影響を受けることが知られている。The bendability of a material is correlated with its tensile strength, and reducing the tensile strength improves the bendability. The main phase in the microstructure of hot stamped material is martensite, and it is known that the tensile strength of martensite is greatly affected by the C component of the steel.
例えば、特許文献1には、全組織中に占めるマルテンサイトの面積率が95%以上であり、且つ前記マルテンサイトの固溶Cが0.05質量%以下であるとともに、長径が200nm以上の炭化物の密度が50個/μm3以下であり、引張強度が1270MPa以上であること特徴とする高強度鋼板が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a high-strength steel plate having an area ratio of martensite of 95% or more in the entire structure, a dissolved C content of the martensite of 0.05 mass% or less, a density of carbides having a major axis of 200 nm or more of 50 pieces/μm3 or less , and a tensile strength of 1270 MPa or more.
特許文献2には、ミクロ組織がマルテンサイトと下部ベイナイトの混合組織であり、両組織の合計面積率が95%以上であることを特徴とする降伏強度885MPa以上の非調質高張力厚鋼板が開示されている。Patent Document 2 discloses a non-tempered high-tensile thick steel plate with a yield strength of 885 MPa or more, characterized in that the microstructure is a mixed structure of martensite and lower bainite, and the combined area ratio of both structures is 95% or more.
特許文献3には、金属組織のうち70体積%以上がマルテンサイト相または焼戻しマルテンサイト相であり、当該マルテンサイト相または焼戻しマルテンサイト相のうち50体積%以上が未再結晶オーステナイト相から生成したマルテンサイト相または焼戻しマルテンサイト相であることを特徴とする耐遅れ破壊特性に優れる高強度鋼が開示されている。Patent Document 3 discloses a high-strength steel with excellent resistance to delayed fracture, characterized in that 70 volume % or more of the metal structure is martensite phase or tempered martensite phase, and 50 volume % or more of the martensite phase or tempered martensite phase is martensite phase or tempered martensite phase formed from unrecrystallized austenite phase.
上記の特許文献1~3の技術ではマルテンサイト分率を規定し、ミクロ組織を制御することにより、各種特性を改善している。しかし、オートテンパー挙動を制御したマルテンサイトについては言及されておらず、また曲げ性の向上および曲げ性の異方性の低減については何ら言及されていない。The technologies in the above Patent Documents 1 to 3 improve various properties by specifying the martensite fraction and controlling the microstructure. However, there is no mention of martensite with controlled autotempering behavior, nor is there any mention of improving bendability or reducing the anisotropy of bendability.
上記課題に鑑み、本発明では、高い強度および優れた曲げ性を有し、且つ曲げ性の異方性が小さいホットスタンプ成形体を提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention aims to provide a hot stamped body having high strength, excellent bendability, and small anisotropy in bendability.
上記ホットスタンプ成形体を得る方法について本発明者らが検討した結果、以下の知見を得た。
高強度のホットスタンプ成形体において優れた曲げ性を得て、更に曲げ性の異方性を低減するためには、所望量の軟質なマルテンサイトを金属組織中に存在させることが重要である。軟質なマルテンサイトは転位密度が低く、マルテンサイトをオートテンパーさせることで生成される。
As a result of investigations into methods for obtaining the above-mentioned hot stamped steel, the present inventors have obtained the following findings.
In order to obtain excellent bendability in a high-strength hot stamped steel and further reduce the anisotropy of bendability, it is important to have a desired amount of soft martensite in the metal structure. Soft martensite has a low dislocation density and is produced by auto-tempering martensite.
マルテンサイトを十分にオートテンパーさせるためには、マルテンサイト変態開始温度(Ms点)が高い鋼板を用いることが重要である。Ms点が高い鋼板をホットスタンプすることで、高温域でオートテンパーが開始するためである。In order to sufficiently auto-temper martensite, it is important to use steel sheet with a high martensite transformation start temperature (Ms point). This is because auto-tempering begins in the high temperature range when steel sheet with a high Ms point is hot stamped.
更に、マルテンサイトを十分にオートテンパーさせるためには、ホットスタンプ条件を制御することも効果的である。ホットスタンプ後の冷却速度が遅い程、オートテンパーが生じやすくなる。ホットスタンプ後の冷却速度を制御するためには、ホットスタンプ時の金型の面圧を制御すること、また下死点での保持時間を制御することが効果的である。 Furthermore, controlling the hot stamping conditions is also effective in sufficiently auto-tempering the martensite. The slower the cooling rate after hot stamping, the more likely auto-tempering occurs. In order to control the cooling rate after hot stamping, it is effective to control the surface pressure of the die during hot stamping and to control the holding time at bottom dead center.
上記知見に基づいてなされた本発明の要旨は以下の通りである。
[1]本発明の一態様に係るホットスタンプ成形体は、化学組成が、質量%で、
C :0.050~0.150%、
Si:0.010~1.000%、
Mn:1.00~2.00%、
Al:0.001~0.500%、
P :0.100%以下、
S :0.0100%以下、
N :0.0100%以下、
B :0.0005~0.0050%、
Cr:0~0.50%、
Mo:0~0.500%、
Ni:0~3.00%、
Cu:0~3.00%、
Co:0~0.50%、
Sn:0~0.500%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0050%、および
Sb:0~0.0200%を含有し、且つ
Ti:0.005~0.100%、および
Zr:0.005~0.100%からなる群のうち1種または2種を含有し、
Nb:0.015~0.100%、および
V :0.005~0.100%からなる群のうち1種または2種を含有し、
残部がFeおよび不純物からなり、
下記式(1)および式(2)を満足し、
金属組織が、マルテンサイトを90面積%以上含み、前記マルテンサイトのうち、平均Grain Average Image Quality値が123000~200000である軟質領域が5~25面積%である。
561-474×C-33×Mn-17×Cr-17×Ni-7.5×Si-21×Mo+10×Co>440 …(1)
0.265×Ti+0.140×Zr>N …(2)
ただし、上記式(1)および式(2)中の元素記号は各元素の質量%での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は0を代入する。
[2]上記[1]に記載のホットスタンプ成形体は、前記化学組成が、質量%で、
Cr:0.005~0.50%、
Mo:0.005~0.500%、
Ni:0.005~3.00%、
Cu:0.005~3.00%、
Co:0.005~0.50%、
Sn:0.005~0.500%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、
REM:0.0005~0.0050%、および
Sb:0.0005~0.0200%
からなる群のうち1種または2種以上を含有してもよい。
[3]上記[1]に記載のホットスタンプ成形体は、前記化学組成が、質量%で、
Co:0.005~0.50%、
Sn:0.005~0.500%、および
Sb:0.0005~0.0200%
からなる群のうち1種または2種以上を含有してもよい。
[4]上記[1]~[3]のいずれか1項に記載のホットスタンプ成形体は、前記金属組織において、平均粒径が20~500nmであり、Nb、Ti、ZrおよびVからなる群のうち1種または2種以上を含有する炭化物の個数密度が0.3~10.0個/μm2であってもよい。
[5]上記[1]~[4]のいずれか1項に記載のホットスタンプ成形体は、表面にめっき層を有してもよい。
The gist of the present invention, which has been made based on the above findings, is as follows.
[1] A hot stamped steel according to one embodiment of the present invention has a chemical composition, in mass%,
C: 0.050-0.150%,
Si: 0.010 to 1.000%,
Mn: 1.00-2.00%,
Al: 0.001-0.500%,
P: 0.100% or less,
S: 0.0100% or less,
N: 0.0100% or less,
B: 0.0005 to 0.0050%,
Cr: 0 to 0.50%,
Mo: 0-0.500%,
Ni: 0-3.00%,
Cu: 0-3.00%,
Co: 0 to 0.50%,
Sn: 0-0.500%,
Ca: 0-0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%,
REM: 0-0.0050%, Sb: 0-0.0200%, and one or two selected from the group consisting of Ti: 0.005-0.100%, and Zr: 0.005-0.100%,
Contains one or two of the group consisting of Nb: 0.015 to 0.100% and V: 0.005 to 0.100%,
The balance is Fe and impurities,
The following formulas (1) and (2) are satisfied:
The metal structure contains martensite at 90% by area or more, and the martensite contains soft regions having an average grain average image quality value of 123,000 to 200,000 at 5 to 25% by area.
561-474 x C-33 x Mn-17 x Cr-17 x Ni-7.5 x Si-21 x Mo + 10 x Co>440 ... (1)
0.265×Ti+0.140×Zr>N…(2)
In the above formulas (1) and (2), the element symbols indicate the content of each element in mass %, and 0 is substituted when the element is not contained.
[2] The hot stamped steel according to the above [1], wherein the chemical composition is, in mass%,
Cr: 0.005-0.50%,
Mo: 0.005-0.500%,
Ni: 0.005-3.00%,
Cu: 0.005-3.00%,
Co: 0.005-0.50%,
Sn: 0.005-0.500%,
Ca: 0.0005-0.0050%,
Mg: 0.0005-0.0050%,
REM: 0.0005 to 0.0050%, and Sb: 0.0005 to 0.0200%
The compound may contain one or more of the following compounds:
[3] The hot stamped steel according to the above [1], wherein the chemical composition is, in mass%,
Co: 0.005 to 0.50%,
Sn: 0.005 to 0.500%, and Sb: 0.0005 to 0.0200%
The compound may contain one or more of the following compounds:
[4] In the hot stamped steel according to any one of the above [1] to [3], in the metal structure, carbides having an average grain size of 20 to 500 nm and containing one or more elements selected from the group consisting of Nb, Ti, Zr, and V may have a number density of 0.3 to 10.0 pcs/ μm2 .
[5] The hot stamped steel according to any one of the above items [1] to [4] may have a plating layer on a surface thereof.
本発明に係る上記態様によれば、高い強度および優れた曲げ性を有し、且つ曲げ性の異方性が小さいホットスタンプ成形体を提供することができる。 According to the above aspect of the present invention, it is possible to provide a hot stamped body having high strength, excellent bendability, and small anisotropy in bendability.
以下、本実施形態に係るホットスタンプ成形体について詳細に説明する。まず、本実施形態に係るホットスタンプ成形体の化学組成の限定理由について説明する。The hot stamped body according to this embodiment will be described in detail below. First, the reasons for limiting the chemical composition of the hot stamped body according to this embodiment will be explained.
なお、以下に記載する「~」を挟んで記載される数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。「未満」、「超」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。化学組成についての%は全て質量%を示す。 Note that the numerical ranges described below with "~" include the lower and upper limits. Numerical values indicated as "less than" and "more than" are not included in the numerical range. All percentages for chemical composition are by mass.
本実施形態に係るホットスタンプ成形体は、化学組成が、質量%で、C:0.050~0.150%、Si:0.010~1.000%、Mn:1.00~2.00%、Al:0.001~0.500%、P:0.100%以下、S:0.0100%以下、N:0.0100%以下、B:0.0005~0.0050%、Cr:0~0.50%、Mo:0~0.500%、Ni:0~3.00%、Cu:0~3.00%、Co:0~0.50%、Sn:0~0.500%、Ca:0~0.0050%、Mg:0~0.0050%、REM:0~0.0050%、およびSb:0~0.0200%を含有し、且つTi:0.005~0.100%、およびZr:0.005~0.100%からなる群のうち1種または2種を含有し、Nb:0.015~0.100%およびV:0.005~0.100%からなる群のうち1種または2種を含有し、残部がFeおよび不純物からなる。
以下、各元素について詳細に説明する。
The hot stamped steel according to this embodiment has a chemical composition, in mass%, of C: 0.050 to 0.150%, Si: 0.010 to 1.000%, Mn: 1.00 to 2.00%, Al: 0.001 to 0.500%, P: 0.100% or less, S: 0.0100% or less, N: 0.0100% or less, B: 0.0005 to 0.0050%, Cr: 0 to 0.50%, Mo: 0 to 0.500%, Ni: 0 to 3.00%, Cu: 0 to 3.00%, Co: 0 to 0.50%. %, Sn: 0-0.500%, Ca: 0-0.0050%, Mg: 0-0.0050%, REM: 0-0.0050%, and Sb: 0-0.0200%, and also contains one or two types selected from the group consisting of Ti: 0.005-0.100% and Zr: 0.005-0.100%, and one or two types selected from the group consisting of Nb: 0.015-0.100% and V: 0.005-0.100%, with the balance consisting of Fe and impurities.
Each element will be described in detail below.
C:0.050~0.150%
Cは、ホットスタンプ成形体の強度に大きく影響する元素である。C含有量が0.050%未満であると、ホットスタンプ成形体の強度が低くなる。そのため、C含有量は0.050%以上とする。好ましくは、0.070%以上、0.080%以上または0.090%以上である。
一方、C含有量が0.150%超であると、ホットスタンプ成形体の強度が高くなりすぎて、曲げ性が劣化する。そのため、C含有量は0.150%以下とする。好ましくは、0.140%以下、0.130%以下、0.120%以下、0.110%以下または0.100%以下である。
C: 0.050-0.150%
C is an element that greatly affects the strength of a hot stamped steel. If the C content is less than 0.050%, the strength of the hot stamped steel decreases. Therefore, the C content is set to 0.050% or more. Preferably, the C content is 0.070% or more, 0.080% or more, or 0.090% or more.
On the other hand, if the C content exceeds 0.150%, the strength of the hot stamped steel becomes too high, and the bendability deteriorates. Therefore, the C content is set to 0.150% or less. Preferably, the C content is 0.140% or less, 0.130% or less, 0.120% or less, 0.110% or less, or 0.100% or less.
Si:0.010~1.000%
Siは、焼戻し軟化抵抗を有しており、ホットスタンプ焼入れ時のオートテンパーによる強度低下を抑える作用がある。Si含有量が0.010%未満では上記効果が得られず所望の強度が得られない場合、および曲げ性が劣化する場合がある。そのため、Si含有量は0.010%以上とする。好ましくは、0.020%以上、0.030%以上である。
一方、Si含有量が1.000%超であると、表面スケールの問題が生じる。すなわち、熱間圧延時に生成するスケールを酸洗した後に、表面凹凸に起因した模様が発生して、表面外観が劣位となる。また、鋼板表面にめっき処理を行う場合は、めっき性が劣化する。そのため、Si含有量は1.000%以下とする。好ましくは、0.700%以下、0.500%以下、0.300%以下である。
Si: 0.010-1.000%
Si has temper softening resistance and has the effect of suppressing the decrease in strength due to auto-tempering during hot stamp quenching. If the Si content is less than 0.010%, the above effect cannot be obtained, and the desired strength may not be obtained, and bendability may deteriorate. Therefore, the Si content is set to 0.010% or more. Preferably, it is 0.020% or more, 0.030% or more.
On the other hand, if the Si content exceeds 1.000%, a problem of surface scale occurs. That is, after the scale generated during hot rolling is pickled, a pattern due to surface unevenness occurs, and the surface appearance becomes inferior. In addition, when plating is performed on the steel sheet surface, plating property is deteriorated. Therefore, the Si content is set to 1.000% or less. Preferably, it is 0.700% or less, 0.500% or less, or 0.300% or less.
Mn:1.00~2.00%
Mnは、ホットスタンプ成形体の強度および鋼の焼入れ性を向上させる元素である。Mn含有量が1.00%未満では、ホットスタンプ成形体において十分な強度を得ることができない。そのため、Mn含有量は1.00%以上とする。好ましくは、1.20%以上、1.40%以上である。
一方、2.00%を超えてMnを含有させても上記効果が飽和するとともに、曲げ性が低下する。そのため、Mn含有量は2.00%以下とする。好ましくは、1.80%以下、1.60%以下である。
Mn: 1.00-2.00%
Mn is an element that improves the strength of a hot stamped body and the hardenability of steel. If the Mn content is less than 1.00%, sufficient strength cannot be obtained in the hot stamped body. Therefore, the Mn content is set to 1.00% or more. Preferably, the Mn content is 1.20% or more, and more preferably, 1.40% or more.
On the other hand, if the Mn content exceeds 2.00%, the above effects are saturated and the bendability is reduced. Therefore, the Mn content is set to 2.00% or less, preferably 1.80% or less, and more preferably 1.60% or less.
Al:0.001~0.500%
Alは、溶鋼の脱酸材として使われる元素である。脱酸が不十分であると、過剰に生成した酸化物によりホットスタンプ成形体の曲げ性が低下する。溶鋼を十分に脱酸させるために、Al含有量は0.001%以上とする。好ましくは、0.010%以上、0.030%以上である。
一方、Al含有量が0.500%を超えると、非金属介在物が多く形成され、ホットスタンプ成形体において表面疵が発生しやすくなる。そのため、Al含有量は0.500%以下とする。好ましくは、0.300%以下、0.200%以下、0.100%以下である。
Al: 0.001-0.500%
Al is an element used as a deoxidizer for molten steel. If deoxidization is insufficient, the bendability of the hot stamped steel decreases due to the excessive oxides generated. In order to sufficiently deoxidize the molten steel, the Al content is set to 0.001% or more. Preferably, the Al content is 0.010% or more, and 0.030% or more.
On the other hand, if the Al content exceeds 0.500%, a large amount of nonmetallic inclusions are formed, and surface defects tend to occur in the hot stamped steel. Therefore, the Al content is set to 0.500% or less, preferably 0.300% or less, 0.200% or less, or 0.100% or less.
P:0.100%以下
Pは、粒界に偏析し、粒界の強度を低下させる元素である。P含有量が0.100%を超えると、粒界の強度が著しく低下して、ホットスタンプ成形体の靱性や曲げ性が低下する。そのため、P含有量は0.100%以下とする。好ましくは、0.080%以下、0.050%以下である。
P含有量の下限は特に規定しないが、P含有量を過度に低減すると精錬コストが増加するため、P含有量は0.001%以上としてもよい。
P: 0.100% or less P is an element that segregates at grain boundaries and reduces the strength of the grain boundaries. If the P content exceeds 0.100%, the strength of the grain boundaries is significantly reduced, and the toughness and bendability of the hot stamped body are reduced. Therefore, the P content is set to 0.100% or less. Preferably, it is 0.080% or less, 0.050% or less.
Although the lower limit of the P content is not particularly specified, an excessive reduction in the P content increases the refining cost, so the P content may be set to 0.001% or more.
S:0.0100%以下
Sは、鋼中の非金属介在物に影響してホットスタンプ成形体の曲げ性を劣化させる。そのため、S含有量は0.0100%以下とする。好ましくは、0.0080%以下、0.0050%以下である。
S含有量の下限は特に規定しないが、S含有量を過度に低減すると脱硫工程の製造コストが増加するため、S含有量は0.0001%以上としてもよい。
S: 0.0100% or less S affects nonmetallic inclusions in steel and deteriorates the bendability of hot stamped steel. Therefore, the S content is set to 0.0100% or less, preferably 0.0080% or less, and more preferably 0.0050% or less.
Although there is no particular restriction on the lower limit of the S content, an excessive reduction in the S content increases the manufacturing cost in the desulfurization step, and therefore the S content may be set to 0.0001% or more.
N:0.0100%以下
Nは、不純物元素であり、鋼中に曲げ割れ起点となる窒化物を形成してホットスタンプ成形体の曲げ性を劣化させる。N含有量が0.0100%を超えると、鋼中に粗大な窒化物が生成して、ホットスタンプ成形体の曲げ性が著しく低下する。そのため、N含有量は0.0100%以下とする。N含有量は、好ましくは0.0080%以下、0.0060%以下である。
N含有量の下限は特に限定しないが、0.0001%未満に低減すると、脱Nコストが大幅に上昇し、経済的に好ましくない。実操業上、N含有量は0.0001%以上、0.0005%以上としてもよい。
N: 0.0100% or less N is an impurity element that forms nitrides in steel that become bending crack initiation points, thereby deteriorating the bendability of the hot stamped body. If the N content exceeds 0.0100%, coarse nitrides are formed in the steel, and the bendability of the hot stamped body is significantly reduced. Therefore, the N content is set to 0.0100% or less. The N content is preferably 0.0080% or less, 0.0060% or less.
Although there is no particular lower limit for the N content, reducing it to less than 0.0001% is economically undesirable because the denitrification cost increases significantly. In practical operation, the N content may be 0.0001% or more, or 0.0005% or more.
B:0.0005~0.0050%
Bは、ホットスタンプ中あるいはホットスタンプ後の冷却での焼入れ性を向上させてホットスタンプ成形体の強度を向上させる効果がある。B含有量が0.0005%未満であると、上記効果を得ることができない。そのため、B含有量は0.0005%以上とする。好ましくは、0.0007%以上、0.0010%以上である。
一方、B含有量が0.0050%超であると、熱間圧延時に割れが生じる場合、上記効果が飽和する場合、および硼化物により曲げ性が低下する場合がある。そのため、B含有量は0.0050%以下とする。好ましくは、0.0030%以下である。
B: 0.0005-0.0050%
B has the effect of improving the hardenability during hot stamping or during cooling after hot stamping, thereby improving the strength of the hot stamped body. If the B content is less than 0.0005%, the above effect cannot be obtained. Therefore, the B content is set to 0.0005% or more. Preferably, the B content is 0.0007% or more, and 0.0010% or more.
On the other hand, if the B content exceeds 0.0050%, cracks may occur during hot rolling, the above effect may saturate, and borides may cause a decrease in bendability. Therefore, the B content is set to 0.0050% or less, and preferably 0.0030% or less.
Ti:0.005~0.100%およびZr:0.005~0.100%からなる群のうち1種または2種
TiおよびZrは、鋼中に炭窒化物を形成して、析出強化によりホットスタンプ成形体の強度を向上する効果を有する。さらに、Nを窒化物として固定してBN生成を抑制し、Bの焼入れ性向上効果を発現させる効果がある。これらの効果を得るために、Ti:0.005%以上およびZr:0.005%以上の1種以上を含有させる。TiおよびZrの両方を含有する必要はなく、いずれか1種でも上記含有量で含有すればよい。TiおよびZrのうちいずれか1種でも上記含有量で含有すれば、その1種以外の元素は上記含有量未満で含有されても、含有されなくてもよい。上記元素の含有量は、好ましくは、Ti:0.010%以上およびZr:0.010%以上の1種以上である。
一方、これらの元素のうち1種でもその含有量を0.100%超とした場合には、多量に炭窒化物が生成してホットスタンプ成形体の曲げ性が低下する。そのため、TiおよびZrの含有量はそれぞれ0.100%以下とする。好ましくは、それぞれ0.080%以下である。
One or two of the group consisting of Ti: 0.005-0.100% and Zr: 0.005-0.100% Ti and Zr have the effect of forming carbonitrides in steel and improving the strength of the hot stamped body by precipitation strengthening. Furthermore, they have the effect of fixing N as nitrides, suppressing BN generation, and expressing the hardenability improving effect of B. In order to obtain these effects, one or more of Ti: 0.005% or more and Zr: 0.005% or more are contained. It is not necessary to contain both Ti and Zr, and any one of them may be contained in the above content. As long as any one of Ti and Zr is contained in the above content, the other elements may be contained in less than the above content or may not be contained. The content of the above elements is preferably one or more of Ti: 0.010% or more and Zr: 0.010% or more.
On the other hand, if the content of any one of these elements exceeds 0.100%, a large amount of carbonitrides is generated, which deteriorates the bendability of the hot stamped steel. Therefore, the contents of Ti and Zr are each set to 0.100% or less, and preferably 0.080% or less.
Nb:0.015~0.100%およびV:0.005~0.100%からなる群のうち1種または2種
NbおよびVは、鋼中に炭窒化物を形成して、析出強化によりホットスタンプ成形体の強度を向上する効果を有する。さらに、固溶元素としても組織を細粒化することで、ホットスタンプ成形体の強度および曲げ性を向上させる効果がある。これらの効果を得るために、Nb:0.015%以上およびV:0.005%以上の1種以上を含有させる。NbおよびVの両方を含有する必要はなく、いずれか1種でも上記含有量で含有すればよい。NbおよびVのうちいずれか1種でも上記含有量で含有すれば、その1種以外の元素は上記含有量未満で含有されても、含有されなくてもよい。上記元素の含有量は、好ましくは、Nb:0.020%以上およびV:0.010%以上の1種以上である。
一方、これらの元素のうち1種でもその含有量を0.100%超とした場合には、多量に炭窒化物が生成してホットスタンプ成形体の曲げ性が低下する。そのため、NbおよびVの含有量はそれぞれ0.100%以下とする。好ましくは、それぞれ0.080%以下である。
One or two of the group consisting of Nb: 0.015-0.100% and V: 0.005-0.100% Nb and V have the effect of forming carbonitrides in steel and improving the strength of the hot stamped body by precipitation strengthening. Furthermore, as a solid solution element, they have the effect of refining the structure and improving the strength and bendability of the hot stamped body. In order to obtain these effects, one or more of Nb: 0.015% or more and V: 0.005% or more are contained. It is not necessary to contain both Nb and V, and any one of them may be contained in the above content. As long as any one of Nb and V is contained in the above content, the other elements may be contained in less than the above content or may not be contained. The content of the above elements is preferably one or more of Nb: 0.020% or more and V: 0.010% or more.
On the other hand, if the content of any one of these elements exceeds 0.100%, a large amount of carbonitrides is generated, which deteriorates the bendability of the hot stamped steel. Therefore, the contents of Nb and V are each set to 0.100% or less, and preferably 0.080% or less.
561-474×C-33×Mn-17×Cr-17×Ni-7.5×Si-21×Mo+10×Co>440 …(1)
0.265×Ti+0.140×Zr>N …(2)
本実施形態に係るホットスタンプ成形体の化学組成は、式(1)および式(2)を満たす。なお、式(1)および式(2)中の元素記号は各元素の質量%での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は0を代入する。
561-474 x C-33 x Mn-17 x Cr-17 x Ni-7.5 x Si-21 x Mo + 10 x Co>440 ... (1)
0.265×Ti+0.140×Zr>N…(2)
The chemical composition of the hot stamped steel according to this embodiment satisfies formula (1) and formula (2). Note that the element symbols in formula (1) and formula (2) indicate the content of each element in mass%, and 0 is substituted when the element is not contained.
式(1)の左辺は、Ms点(℃)を算出するための式である。式(1)の左辺が440℃以下であると、Ms点が低くなり、好ましい条件でホットスタンプを行った場合であっても、所望量の軟質領域を得ることができない。そのため、式(1)の左辺(Ms点)は440℃超とする。式(1)の左辺は、好ましくは450℃以上であり、より好ましくは460℃以上である。式(1)の左辺の上限は特に規定しないが、600℃以下、550℃以下、500℃以下としてもよい。The left side of formula (1) is a formula for calculating the Ms point (°C). If the left side of formula (1) is 440°C or less, the Ms point will be low, and even if hot stamping is performed under favorable conditions, the desired amount of soft region cannot be obtained. Therefore, the left side of formula (1) (Ms point) is set to be greater than 440°C. The left side of formula (1) is preferably 450°C or more, more preferably 460°C or more. The upper limit of the left side of formula (1) is not particularly specified, but may be 600°C or less, 550°C or less, or 500°C or less.
式(2)の左辺は、TiおよびZrが含まれる窒化物に固定される窒素量(質量%)を算出するための式である。式(2)の左辺がN含有量以下であると、BNが生成してBの焼入れ性向上効果を十分に得ることができない。そのため、式(2)の左辺はN含有量超とする。
式(2)の左辺の上限は特に規定しないが、0.150%以下としてもよい。
The left side of formula (2) is a formula for calculating the amount of nitrogen (mass%) fixed to the nitride containing Ti and Zr. If the left side of formula (2) is equal to or less than the N content, BN is generated and the hardenability improving effect of B cannot be sufficiently obtained. Therefore, the left side of formula (2) is made to exceed the N content.
The upper limit of the left side of the formula (2) is not particularly specified, but may be set to 0.150% or less.
本実施形態に係るホットスタンプ成形体の化学組成の残部は、Fe及び不純物であってもよい。不純物としては、鋼原料もしくはスクラップから及び/又は製鋼過程で不可避的に混入し、本実施形態に係るホットスタンプ成形体の特性を阻害しない範囲で許容される元素が例示される。The balance of the chemical composition of the hot stamped body according to this embodiment may be Fe and impurities. Examples of impurities include elements that are inevitably mixed in from steel raw materials or scrap and/or during the steelmaking process and are permissible to the extent that they do not impair the properties of the hot stamped body according to this embodiment.
本実施形態に係るホットスタンプ成形体は、Feの一部に代えて、任意元素として、以下の元素を含有してもよい。以下の任意元素を含有しない場合の含有量は0%である。The hot stamped steel according to this embodiment may contain the following elements as optional elements in place of a portion of Fe. If the following optional elements are not contained, the content is 0%.
Cr:0.005~0.50%、Mo:0.005~0.500%、Ni:0.005~3.00%、およびCu:0.005~3.00%
Cr、Mo、NiおよびCuは鋼の焼入れ性を向上させる元素であり、ホットスタンプ成形体の強度を向上させる効果がある。そのため、これらの元素の1種または2種以上を必要に応じて含有させてもよい。この効果を確実に発揮させるためには、Cr、Mo、NiおよびCuのうち1種でもその含有量を0.005%以上とすることが好ましい。
一方、Cr含有量が0.50%を超えると、Mo含有量が0.500%を超えると、あるいはNiまたはCuの含有量が3.00%を超えると、熱間圧延後、冷間圧延後または焼鈍後(めっき処理後も含む)に存在する炭化物が安定化し、ホットスタンプ時の加熱での炭化物の溶解を遅らせて焼入れ性が低下する場合がある。そのため、Cr含有量は0.50%以下とし、Mo含有量は0.500%以下とし、NiおよびCuの含有量はそれぞれ3.00%以下とする。
Cr: 0.005 to 0.50%, Mo: 0.005 to 0.500%, Ni: 0.005 to 3.00%, and Cu: 0.005 to 3.00%
Cr, Mo, Ni, and Cu are elements that improve the hardenability of steel and have the effect of improving the strength of hot stamped bodies. Therefore, one or more of these elements may be contained as necessary. In order to ensure that this effect is exerted, it is preferable that the content of at least one of Cr, Mo, Ni, and Cu is 0.005% or more.
On the other hand, if the Cr content exceeds 0.50%, the Mo content exceeds 0.500%, or the Ni or Cu content exceeds 3.00%, the carbides present after hot rolling, cold rolling, or annealing (including after plating) are stabilized, which may delay the dissolution of the carbides during heating during hot stamping and reduce hardenability. Therefore, the Cr content is set to 0.50% or less, the Mo content is set to 0.500% or less, and the Ni and Cu contents are each set to 3.00% or less.
Co:0.005~0.50%
Coは、Ms点を上昇させる作用を有する元素であり、ホットスタンプ成形体の曲げ性を向上させる。そのため、必要に応じてCoを含有させてもよい。上記効果を確実に発揮させるためには、Co含有量は0.005%以上とすることが好ましい。
一方、Co含有量が0.50%を超えると鋼の焼き入れ性が低下する。そのため、Co含有量は0.50%以下とする。
Co:0.005~0.50%
Co is an element that has the effect of increasing the Ms point and improving the bendability of the hot stamped steel. Therefore, Co may be contained as necessary. In order to reliably exert the above effect, the Co content is preferably 0.005% or more.
On the other hand, if the Co content exceeds 0.50%, the hardenability of the steel decreases, so the Co content is set to 0.50% or less.
Sn:0.005~0.500%
Snはホットスタンプ成形体の耐食性を向上する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。この効果を確実に発揮させるためには、Sn含有量は0.005%以上とすることが好ましく、0.010%以上、0.020%以上とすることがより好ましい。
一方、0.500%超のSnを含有させても上記効果は飽和するため、Sn含有量は0.500%以下とする。好ましくは、0.300%以下、0.150%以下である。
Sn: 0.005-0.500%
Sn has the effect of improving the corrosion resistance of the hot stamped steel, and may be contained as necessary. In order to ensure that this effect is exhibited, the Sn content is preferably 0.005% or more, more preferably 0.010% or more, and even more preferably 0.020% or more.
On the other hand, even if the Sn content exceeds 0.500%, the above effect is saturated, so the Sn content is set to 0.500% or less, preferably 0.300% or less, and more preferably 0.150% or less.
Ca:0.0005~0.0050%、Mg:0.0005~0.0050%、REM:0.0005~0.0050%
Ca、MgおよびREMは、鋼中の介在物を微細化し、介在物によるホットスタンプ時の割れの発生を防止する効果を有する。したがって、必要に応じてこれらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。上記効果を確実に発揮させるためには、Ca、MgおよびREMのうち1種でもその含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。
一方、Ca、MgまたはREMの含有量が0.0050%を超えると、鋼中の介在物を微細化する効果は飽和し、合金コストが増加する。したがって、Ca、MgおよびREMの含有量はそれぞれ0.0050%以下とする。
本実施形態においてREMは、Sc、Yおよびランタノイドからなる合計17元素を指し、REMの含有量は、これらの元素の合計の含有量を指す。
Ca: 0.0005-0.0050%, Mg: 0.0005-0.0050%, REM: 0.0005-0.0050%
Ca, Mg and REM have the effect of refining inclusions in steel and preventing cracks caused by the inclusions during hot stamping. Therefore, one or more of these elements may be contained as necessary. In order to ensure the above effect, it is preferable that the content of at least one of Ca, Mg and REM is 0.0005% or more.
On the other hand, if the content of Ca, Mg or REM exceeds 0.0050%, the effect of refining inclusions in the steel is saturated and the alloy cost increases. Therefore, the content of Ca, Mg and REM is set to 0.0050% or less.
In this embodiment, REM refers to a total of 17 elements consisting of Sc, Y and lanthanoids, and the content of REM refers to the total content of these elements.
Sb:0.0005~0.0200%
Sbは、熱間での脱炭を抑制するため、必要に応じて含有させてもよい。Sbを含有させることにより、熱間圧延およびめっき無しの冷延鋼板を用いた場合のホットスタンプにおいて脱炭を抑制することができる。この効果を確実に発揮させるためには、Sb含有量は0.0005%以上とすることが好ましい。
一方、Sb含有量が0.0200%超としても上記効果が飽和するため、Sb含有量は0.0200%以下とする。
Sb: 0.0005-0.0200%
Sb may be contained as necessary to suppress decarburization during hot rolling. By containing Sb, decarburization can be suppressed during hot rolling and hot stamping when a non-plated cold rolled steel sheet is used. In order to ensure this effect, the Sb content is preferably 0.0005% or more.
On the other hand, if the Sb content exceeds 0.0200%, the above effects are saturated, so the Sb content is set to 0.0200% or less.
本実施形態に係るホットスタンプ成形体の化学組成では、ホットスタンプ成形体の特性向上のために、上述した任意元素の中でも特に、Co、SnおよびSbからなる群のうち1種または2種以上を上述の含有量で含有することが好ましい。In the chemical composition of the hot stamped body according to this embodiment, in order to improve the characteristics of the hot stamped body, it is preferable to contain one or more of the group consisting of Co, Sn and Sb among the optional elements mentioned above in the above-mentioned amounts.
上述したホットスタンプ成形体の化学組成は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)を用いて測定すればよい。なお、CおよびSは燃焼-赤外線吸収法を用い、Nは不活性ガス融解-熱伝導度法を用いて測定すればよい。ホットスタンプ成形体が表面にめっき層を備える場合は、機械研削により表面のめっき層を除去してから、化学組成の分析を行えばよい。The chemical composition of the above-mentioned hot stamped body may be measured by a general analytical method. For example, it may be measured using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry). C and S may be measured using the combustion-infrared absorption method, and N may be measured using the inert gas fusion-thermal conductivity method. If the hot stamped body has a plating layer on its surface, the plating layer on the surface may be removed by mechanical grinding before analyzing the chemical composition.
次に、本実施形態に係るホットスタンプ成形体の金属組織について説明する。
本実施形態に係るホットスタンプ成形体の金属組織は、マルテンサイトを90面積%以上含み、前記マルテンサイトのうち、軟質領域が5~25面積%である。
Next, the metal structure of the hot stamped steel according to this embodiment will be described.
The metal structure of the hot stamped steel according to this embodiment contains martensite at 90% by area or more, and the martensite contains soft regions at 5 to 25% by area.
マルテンサイト:90面積%以上
マルテンサイトは、所望の強度を得るために必要な組織である。マルテンサイトが90面積%未満であると、所望の強度を得ることができない。そのため、マルテンサイトは90面積%以上とする。好ましくは93面積%以上、95面積%以上、97面積%以上である。マルテンサイトは100面積%であってもよい。
Martensite: 90% by area or more Martensite is a structure necessary for obtaining a desired strength. If the martensite is less than 90% by area, the desired strength cannot be obtained. Therefore, the martensite is set to 90% by area or more. Preferably, the martensite is 93% by area or more, 95% by area or more, or 97% by area or more. The martensite may be 100% by area.
本実施形態において、マルテンサイト以外の残部組織として、フェライト、パーライト、上部ベイナイト、下部ベイナイトおよび残留オーステナイトを含んでもよい。これら残部組織の合計は、マルテンサイトの面積率との関係から、10面積%以下とすることが好ましい。残部組織の合計は、好ましくは7面積%以下、5面積%以下、3面積%以下であり、0面積%であってもよい。In this embodiment, the remaining structure other than martensite may include ferrite, pearlite, upper bainite, lower bainite, and retained austenite. The total of these remaining structures is preferably 10 area% or less in relation to the area ratio of martensite. The total of the remaining structures is preferably 7 area% or less, 5 area% or less, 3 area% or less, or may be 0 area%.
軟質領域:マルテンサイトのうち5~25面積%
軟質領域とは、マルテンサイトのうち、転位密度が低く、比較的強度が低い領域のことである。本実施形態において軟質領域は、平均Grain Average Image Quality値(平均GAIQ値)が123000~200000である領域を意味する。
Soft region: 5 to 25% by area of martensite
The soft region is a region of martensite that has a low dislocation density and relatively low strength. In this embodiment, the soft region refers to a region having an average grain average image quality value (average GAIQ value) of 123,000 to 200,000.
マルテンサイトのうち、軟質領域が5面積%未満であると、所望の曲げ性を得ることができず、また曲げ性の異方性を低減することができない。そのため、マルテンサイトのうち、軟質領域は5面積%以上とする。好ましくは、10面積%以上、15面積%以上である。
一方、マルテンサイトのうち、軟質領域が25面積%超であると、所望の強度を得ることができず、また曲げ性の異方性を低減することができない。そのため、マルテンサイトのうち、軟質領域は25面積%以下とする。好ましくは、23面積%以下、20面積%以下である。
If the soft region of the martensite is less than 5% by area, the desired bendability cannot be obtained, and the anisotropy of the bendability cannot be reduced. Therefore, the soft region of the martensite is set to 5% by area or more, preferably 10% by area or more, and more preferably 15% by area or more.
On the other hand, if the soft region of the martensite exceeds 25% by area, the desired strength cannot be obtained and the anisotropy of bending property cannot be reduced. Therefore, the soft region of the martensite is set to 25% by area or less, preferably 23% by area or less, more preferably 20% by area or less.
軟質なマルテンサイト相が曲げ性を向上させ、曲げ性の異方性を低減させる機構は未だ不明であるが、本発明者らは以下のように推測する。
マルテンサイト中の軟質領域は周囲よりも軟質であるため、曲げ変形時に塑性変形が生じやすいが、破断限界が高いために亀裂発生が抑制されると考えられる。さらに、亀裂伝播においても亀裂進展を抑制する効果があると考えられる。そのため、曲げ性が向上するものと推察される。また、曲げ性の異方性は、通常は圧延方向に延伸した介在物の影響を受ける。本実施形態に係るホットスタンプ成形体では、軟質領域が均一に分散していることから、介在物の影響を緩和すると考えられる。その結果、曲げ性の異方性を低減することができると考えられる。
The mechanism by which the soft martensite phase improves bendability and reduces the anisotropy of bendability is still unclear, but the present inventors speculate as follows.
Since the soft regions in martensite are softer than the surroundings, plastic deformation is likely to occur during bending deformation, but it is believed that the high fracture limit suppresses crack generation. Furthermore, it is believed that there is an effect of suppressing crack growth in crack propagation. Therefore, it is presumed that the bendability is improved. In addition, the anisotropy of bendability is usually affected by inclusions stretched in the rolling direction. In the hot stamped steel according to this embodiment, the soft regions are uniformly dispersed, which is believed to alleviate the effect of the inclusions. As a result, it is believed that the anisotropy of bendability can be reduced.
マルテンサイトの面積率は以下の方法により測定する。
ホットスタンプ成形体の端面から50mm以上離れた任意の位置(この位置から採取できない場合は端部を避けた位置)から板厚断面が観察できるようにサンプルを切り出す。サンプルの大きさは、測定装置にもよるが、圧延方向に10mm程度観察できる大きさとする。
The area ratio of martensite is measured by the following method.
A sample is cut out from an arbitrary position 50 mm or more away from the end face of the hot stamped product (if sampling from this position is not possible, a position avoiding the end) so that the cross section of the sheet thickness can be observed. The size of the sample depends on the measuring device, but it should be large enough to allow observation of about 10 mm in the rolling direction.
上記サンプルの断面をレペラー試薬にてエッチングする。レペラー試薬にてエッチングした断面の板厚1/4位置(表面から板厚の1/8深さ~表面から板厚の3/8深さの領域)を500倍の倍率にて10視野観察し、光学顕微鏡写真を得る。得られた光学顕微鏡写真について、Adobe社製「Photoshop CS5」の画像解析ソフトを用いて画像解析を行い、マルテンサイトの面積率を求める。The cross section of the sample is etched with LePeller's reagent. The cross section etched with LePeller's reagent is observed at 1/4 of the plate thickness (the area from 1/8 of the plate thickness from the surface to 3/8 of the plate thickness from the surface) at 500x magnification in 10 fields of view to obtain optical microscope photographs. The obtained optical microscope photographs are analyzed using image analysis software "Photoshop CS5" manufactured by Adobe, and the area ratio of martensite is determined.
画像解析手法として、画像の最大明度値Lmaxと最小明度値Lminとを画像から取得し、明度がLmax-0.3(Lmax-Lmin)からLmaxまでの画素を持つ部分を白色領域、LminからLmin+0.3(Lmax-Lmin)の画素を持つ部分を黒色領域、それ以外の部分を灰色領域と定義して、白色領域であるマルテンサイトの面積率を算出する。合計10箇所の観察視野について、上記と同様に画像解析を行ってマルテンサイトの面積率を測定する。得られた面積率の平均値を算出し、この平均値をマルテンサイトの面積率とみなす。これにより、マルテンサイトの面積率を得る。
残部組織の面積率は、100%からマルテンサイトの面積率を引くことで得る。
As an image analysis method, the maximum brightness value Lmax and the minimum brightness value Lmin of the image are obtained from the image, and the area ratio of martensite, which is the white area, is defined as a portion having pixels with brightness from Lmax -0.3 ( Lmax -Lmin ) to Lmax , the area ratio of martensite, which is the white area, is calculated by defining the area ratio of martensite from Lmin to Lmin +0.3 ( Lmax -Lmin ), and the other areas as gray areas. Image analysis is performed in the same manner as above for a total of 10 observation fields to measure the area ratio of martensite. The average value of the obtained area ratios is calculated, and this average value is regarded as the area ratio of martensite. This gives the area ratio of martensite.
The area ratio of the remaining structure is obtained by subtracting the area ratio of martensite from 100%.
軟質領域の面積率は以下の方法により測定する。
ホットスタンプ成形体の端面から50mm以上離れた位置(この位置から採取できない場合は端部を避けた位置)から板厚断面が観察できるようにサンプルを切り出す。このサンプルの板厚断面を#600から#1500の炭化珪素ペーパーを使用して研磨した後、粒度1~6μmのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。次に、室温においてアルカリ性溶液を含まないコロイダルシリカを用いて8分間研磨し、サンプルの表層に導入されたひずみを除去する。
The area ratio of the soft region is measured by the following method.
A sample is cut out from a position 50 mm or more away from the end face of the hot stamped body (a position that avoids the end if it is not possible to sample from this position) so that the plate thickness cross section can be observed. The plate thickness cross section of this sample is polished using silicon carbide paper of #600 to #1500, and then finished to a mirror surface using a liquid in which diamond powder with a grain size of 1 to 6 μm is dispersed in a diluent such as alcohol or pure water. Next, the sample is polished for 8 minutes at room temperature using colloidal silica that does not contain an alkaline solution to remove the strain introduced into the surface layer of the sample.
サンプルの板厚断面の長手方向の任意の位置において、長さ50μm、板厚1/4位置(表面から板厚の1/8深さ~表面から板厚の3/8深さの領域)について、0.1μmの測定間隔で電子後方散乱回折法により測定して結晶方位情報を得る。測定には、サーマル電界放射型走査電子顕微鏡(JEOL製JSM-7001F)とEBSD検出器(TSL製DVC5型検出器)とで構成されたEBSD装置を用いる。この際、EBSD装置内の真空度は9.6×10-5Pa以下、加速電圧は15kV、照射電流レベルは13、電子線の照射レベルは62とする。 At any position in the longitudinal direction of the thickness cross section of the sample, a length of 50 μm and a position at 1/4 of the thickness (a region from 1/8 of the thickness from the surface to 3/8 of the thickness from the surface) are measured at measurement intervals of 0.1 μm by electron backscatter diffraction to obtain crystal orientation information. For the measurement, an EBSD device consisting of a thermal field emission scanning electron microscope (JSM-7001F manufactured by JEOL) and an EBSD detector (DVC5 type detector manufactured by TSL) is used. At this time, the degree of vacuum in the EBSD device is 9.6×10 −5 Pa or less, the acceleration voltage is 15 kV, the irradiation current level is 13, and the electron beam irradiation level is 62.
得られた結晶方位情報について、EBSD解析装置に付属のソフトウェア「OIM Data Collection」機能、および「OIM Analysis(登録商標)」に搭載された「Grain Average Misorientation」機能を用いて、Grain Average Image Qualityマップ(GAIQマップ)を得る。得られたGAIQマップにおいて、5°以上の結晶方位差を持つ界面で囲まれた領域を結晶粒と定義し、単位結晶粒内の平均GAIQ値が123000~200000である領域の面積率を算出する。合計10箇所の観察視野について、単位結晶粒内の平均GAIQ値が123000~200000である領域の面積率を算出する。得られた面積率の平均値を算出し、この平均値を軟質領域の面積率とみなす。得られた軟質領域の面積率を、上述の方法により得たマルテンサイトの面積率で除する(軟質領域の面積率/マルテンサイトの面積率×100)ことで、マルテンサイトのうちの、軟質領域の面積率を得る。The obtained crystal orientation information is used to obtain a Grain Average Image Quality map (GAIQ map) using the "OIM Data Collection" function of the software attached to the EBSD analyzer and the "Grain Average Misorientation" function installed in "OIM Analysis (registered trademark)". In the obtained GAIQ map, the area surrounded by the interface with a crystal orientation difference of 5° or more is defined as a crystal grain, and the area ratio of the area in the unit crystal grain where the average GAIQ value is 123,000 to 200,000 is calculated. For a total of 10 observation fields, the area ratio of the area in the unit crystal grain where the average GAIQ value is 123,000 to 200,000 is calculated. The average value of the obtained area ratios is calculated, and this average value is regarded as the area ratio of the soft region. The area ratio of the soft region thus obtained is divided by the area ratio of martensite obtained by the above-mentioned method (area ratio of soft region/area ratio of martensite×100) to obtain the area ratio of the soft region in the martensite.
本実施形態に係る金属組織では、平均粒径が20~500nmであり、Nb、Ti、ZrおよびVからなる群のうち1種または2種以上を含有する炭化物の個数密度が0.3~5.0個/μm2であってもよい。平均粒径が20~500nmであり、Nb、Ti、ZrおよびVからなる群のうち1種または2種以上を含有する炭化物の個数密度を0.3~5.0個/μm2とすることで、ホットスタンプ成形体の曲げ性をより向上することができる。上記炭化物の析出状態は曲げ変形時の亀裂伝播に寄与する。上記炭化物のサイズが大きく、個数密度が低い程、曲げ性を低下させると考えられる。 In the metal structure according to the present embodiment, the number density of the carbides containing one or more of the group consisting of Nb, Ti, Zr and V may be 0.3 to 5.0 pieces/μm 2, and the average grain size is 20 to 500 nm. By setting the number density of the carbides containing one or more of the group consisting of Nb, Ti, Zr and V to 0.3 to 5.0 pieces/μm 2 , the bendability of the hot stamped body can be further improved. The precipitation state of the carbides contributes to crack propagation during bending deformation. It is considered that the larger the size of the carbides and the lower the number density, the lower the bendability.
上記炭化物の個数密度は以下の方法により測定する。
ホットスタンプ成形体の端面から50mm以上離れた任意の位置(この位置から採取できない場合は端部を避けた位置)から板厚断面が観察できるようにサンプルを切り出す。観察面を鏡面研磨で仕上げた後、定電位電解エッチング法にて地鉄を溶解させて析出物を出現させる。定電位電解エッチング法の条件は、電解液としてアセチルアセトン10体積%、テトラメチルアンモニウムクロライド1体積%、残部がメチルアルコールの混合液を用い、設定電位-200mV、クーロン量10c/cm2とする。
The number density of the carbides is measured by the following method.
A sample is cut out from any position 50 mm or more away from the end face of the hot stamped body (if it is not possible to sample from this position, a position that avoids the end) so that the plate thickness cross section can be observed. The observation surface is mirror-polished, and then the base steel is dissolved by constant-potential electrolytic etching to reveal the precipitate. The conditions for the constant-potential electrolytic etching are a mixture of 10 volume % acetylacetone, 1 volume % tetramethylammonium chloride, and the remainder methyl alcohol as the electrolyte, a set potential of -200 mV, and a coulomb amount of 10 c/ cm2 .
その後、板厚1/4位置(表面から板厚の1/8深さ~表面から板厚の3/8深さの領域)について、倍率20000倍で10視野以上観察する。析出物の組成はEDS(エネルギー分散型X線分光器)により測定することができる。析出物のうち、Nb、Ti、ZrおよびVからなる群のうち1種または2種以上を含有する炭化物を選び、各炭化物の長径および短径を観察写真から測定する。長径および短径の平均値を求め、その平均値を炭化物の平均粒径とみなす。平均粒径が20~500nmである炭化物の個数を数え、測定面積で除することで、平均粒径が20~500nmであり、Nb、Ti、ZrおよびVからなる群のうち1種または2種以上を含有する炭化物の個数密度を得る。
なお、析出物についてEDS分析して、Nb、Ti、ZrおよびVからなる群のうち1種または2種以上と、Cとが検出された場合、その析出物をNb、Ti、ZrおよびVからなる群のうち1種または2種以上を含有する炭化物とみなす。
Then, at the 1/4 position of the plate thickness (the region from the surface to the depth of 1/8 of the plate thickness to the surface to the depth of 3/8 of the plate thickness), 10 or more fields of view are observed at a magnification of 20,000 times. The composition of the precipitates can be measured by EDS (energy dispersive X-ray spectroscope). Among the precipitates, carbides containing one or more of the group consisting of Nb, Ti, Zr and V are selected, and the major axis and minor axis of each carbide are measured from the observation photograph. The average value of the major axis and minor axis is calculated, and the average value is regarded as the average grain size of the carbides. The number of carbides having an average grain size of 20 to 500 nm is counted and divided by the measured area to obtain the number density of carbides having an average grain size of 20 to 500 nm and containing one or more of the group consisting of Nb, Ti, Zr and V.
When EDS analysis of a precipitate detects one or more elements selected from the group consisting of Nb, Ti, Zr, and V, and C, the precipitate is regarded as a carbide containing one or more elements selected from the group consisting of Nb, Ti, Zr, and V.
めっき層
本実施形態に係るホットスタンプ成形体は、耐食性をより向上させる目的で、表面にめっき層を有してもよい。めっき層は、例えば、溶融アルミめっき層およびアルミ-亜鉛めっき層などのAl系めっき層、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、電気亜鉛めっき層、亜鉛ニッケルめっき層などのZn系めっき層が考えられる。
The hot stamped product according to the present embodiment may have a plating layer on its surface in order to further improve corrosion resistance. Examples of the plating layer include an Al-based plating layer such as a hot-dip aluminum plating layer or an aluminum-zinc plating layer, a hot-dip galvanized layer, a galvannealed layer, an electrolytic galvanized layer, and a zinc-nickel plating layer.
めっき層は、ホットスタンプ成形体のいずれか一方の表面に配されていても、両面に配されていてもよい。付着量は特に制限されないが、Al系めっき層:片面あたり15~120g/m2、溶融亜鉛めっき層:片面あたり30~120g/m2、合金化溶融亜鉛めっき層:片面あたり30~120g/m2、電気亜鉛めっき層および亜鉛ニッケルめっき層:片面あたり5~100g/m2であることが好ましい。 The plating layer may be disposed on either one surface or both surfaces of the hot stamped body. Although there are no particular limitations on the coating weight, it is preferable that the Al-based plating layer is 15 to 120 g/m 2 per side, the hot-dip galvanized layer is 30 to 120 g/m 2 per side, the alloyed hot-dip galvanized layer is 30 to 120 g/m 2 per side, and the electrogalvanized layer and zinc-nickel plating layer are 5 to 100 g/m 2 per side.
なお、本実施形態においてAl系めっき層とは、50質量%以上のAlを含有するめっき層を意味する。Al以外の元素としては、Si:0.1~20質量%、Fe:0.1~10質量%およびZn:0.1~45質量%、残部(Cu、Na、K、Co、Ni、Mg等):0.5質量%未満含まれていてもよい。In this embodiment, the Al-based plating layer refers to a plating layer containing 50% or more by mass of Al. Elements other than Al may include Si: 0.1 to 20% by mass, Fe: 0.1 to 10% by mass, Zn: 0.1 to 45% by mass, and the balance (Cu, Na, K, Co, Ni, Mg, etc.): less than 0.5% by mass.
また、本実施形態においてZn系めっき層とは、50質量%以上のZnを含有するめっき層を意味する。Zn以外の元素としては、Si:0.01~20質量%、Fe:0.1~10質量%、Al:0.01~45質量%および残部(Cu、Na、K、Co、Ni、Mg等):0.5質量%未満含まれていてもよい。In this embodiment, the Zn-based plating layer refers to a plating layer containing 50% or more by mass of Zn. Elements other than Zn may include Si: 0.01 to 20% by mass, Fe: 0.1 to 10% by mass, Al: 0.01 to 45% by mass, and the balance (Cu, Na, K, Co, Ni, Mg, etc.): less than 0.5% by mass.
めっき層の成分分析は以下の方法により行う。
ホットスタンプ成形体の端面から50mm以上離れた任意の位置(この位置から採取できない場合は端部を避けた位置)から板厚断面が観察できるようにサンプルを切り出す。サンプルの大きさは、測定装置にもよるが、圧延方向に10mm程度観察できる大きさとする。
The composition of the plating layer is analyzed by the following method.
A sample is cut out from an arbitrary position 50 mm or more away from the end face of the hot stamped product (if sampling from this position is not possible, a position avoiding the end) so that the cross section of the sheet thickness can be observed. The size of the sample depends on the measuring device, but it should be large enough to allow observation of about 10 mm in the rolling direction.
上記サンプルを樹脂に埋め込み、研磨した後に、板厚断面の層構造を、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)で観察する。具体的には、観察視野中に鋼板およびめっき層が入る倍率にてSEMで観察する。例えば、反射電子組成像(COMPO像)で観察すれば、断面構造が何層から構成されているかを類推できる。The above sample is embedded in resin and polished, and then the layer structure of the plate thickness cross section is observed with a scanning electron microscope (SEM). Specifically, the SEM is used at a magnification that allows the steel plate and plating layer to fit within the observation field. For example, by observing a backscattered electron composition image (COMPO image), it is possible to infer how many layers the cross-sectional structure is made up of.
次に、電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)を用いて、板面方向で50μm、板厚方向でめっき層厚+30μmの範囲をマッピングにて分析する。めっき層がAl系めっき層である場合は、板面方向のFe濃度およびAl濃度のそれぞれの平均値を求める。次に、板厚位置とAl濃度との関係、および板厚位置とFe濃度との関係を求める。Al濃度およびFe濃度が、鋼板のAl濃度およびFe濃度と同じ濃度となった板厚位置を、鋼板とAl系めっき層との界面と判断すればよい。ここでいう鋼板のAl濃度およびFe濃度は、EPMAによる測定で得られるものである。Next, an electron probe microanalyzer (EPMA) is used to map and analyze an area of 50 μm in the sheet surface direction and plating layer thickness + 30 μm in the sheet thickness direction. If the plating layer is an Al-based plating layer, the average values of the Fe concentration and Al concentration in the sheet surface direction are determined. Next, the relationship between the sheet thickness position and the Al concentration, and the relationship between the sheet thickness position and the Fe concentration are determined. The sheet thickness position where the Al concentration and Fe concentration are the same as the Al concentration and Fe concentration of the steel sheet can be determined to be the interface between the steel sheet and the Al-based plating layer. The Al concentration and Fe concentration of the steel sheet referred to here are obtained by measurement using EPMA.
また、めっき層がZn系めっき層である場合は、板面方向のFe濃度およびZn濃度のそれぞれの平均値を求める。次に、板厚位置とZn濃度との関係、および板厚位置とFe濃度との関係を求める。Zn濃度およびFe濃度が、鋼板のZn濃度およびFe濃度と同じ濃度となった板厚位置を、鋼板とZn系めっき層との界面と判断すればよい。ここでいう鋼板のZn濃度およびFe濃度は、EPMAによる測定で得られるものである。 In addition, if the plating layer is a Zn-based plating layer, the average values of the Fe concentration and Zn concentration in the sheet surface direction are determined. Next, the relationship between the sheet thickness position and the Zn concentration, and the relationship between the sheet thickness position and the Fe concentration are determined. The sheet thickness position where the Zn concentration and Fe concentration are the same as the Zn concentration and Fe concentration of the steel sheet can be determined to be the interface between the steel sheet and the Zn-based plating layer. The Zn concentration and Fe concentration of the steel sheet referred to here are obtained by measurement using an EPMA.
板厚
本実施形態に係るホットスタンプ成形体の板厚は特に規定しないが、車体軽量化の観点から、0.5~3.5mmとしてもよい。
Plate Thickness The plate thickness of the hot stamped steel according to this embodiment is not particularly specified, but may be 0.5 to 3.5 mm from the viewpoint of reducing the vehicle body weight.
引張強さ
本実施形態に係るホットスタンプ成形体は、車体軽量化の効果を高めるために、引張強さは980MPa以上であることが好ましい。一方、引張強さが高すぎると曲げ性が低下するため、引張強さは1380MPa以下であることが好ましい。
引張強さは、JIS Z 2241:2011に記載の5号試験片を作製して、JIS Z 2241:2011に記載の試験方法に従って求める。
Tensile Strength The hot stamped steel according to the present embodiment preferably has a tensile strength of 980 MPa or more in order to enhance the effect of reducing the weight of the vehicle body. On the other hand, if the tensile strength is too high, the bendability decreases, so the tensile strength is preferably 1380 MPa or less.
The tensile strength is determined by preparing a No. 5 test piece described in JIS Z 2241:2011 and following the test method described in JIS Z 2241:2011.
次に、本実施形態に係るホットスタンプ成形体の製造方法について述べる。まず、ホットスタンプに供する、ホットスタンプ用鋼板の製造方法について説明する。Next, we will describe the manufacturing method of the hot stamped steel according to this embodiment. First, we will explain the manufacturing method of the hot stamping steel sheet to be subjected to hot stamping.
まず、熱間圧延により、熱延鋼板を得る。熱間圧延に供する鋼片(鋼材)は、常法で製造した鋼片であればよく、例えば、連続鋳造スラブ、薄スラブキャスターなどの一般的な方法で製造した鋼片であればよい。前述の化学組成を有する鋼片を熱間圧延に供する。Nb、Ti、VおよびZrからなる群のうち1種または2種以上を含有する炭化物の個数密度を好ましく制御するためには、熱間圧延前の加熱温度は1200℃以上とし、巻き取り温度を600℃以下とし、仕上げ圧延完了から巻き取りを開始するまでの時間を5秒以上とすることが好ましい。First, a hot-rolled steel sheet is obtained by hot rolling. The steel piece (steel material) to be subjected to hot rolling may be a steel piece produced by a conventional method, for example, a steel piece produced by a general method such as a continuous casting slab or a thin slab caster. The steel piece having the above-mentioned chemical composition is subjected to hot rolling. In order to preferably control the number density of carbides containing one or more of the group consisting of Nb, Ti, V and Zr, it is preferable that the heating temperature before hot rolling is 1200°C or higher, the coiling temperature is 600°C or lower, and the time from the completion of finish rolling to the start of coiling is 5 seconds or more.
加熱温度を1200℃以上とすることで、Nb、Ti、VおよびZrからなる群のうち1種または2種以上を含有する炭化物を溶解させることができ、圧延中に上記炭化物を微細に析出させることができる。加熱温度の上限は特に規定しないが、生産性の観点から、1400℃以下としてもよい。By setting the heating temperature at 1200°C or higher, carbides containing one or more of the group consisting of Nb, Ti, V and Zr can be dissolved, and the carbides can be finely precipitated during rolling. There is no particular upper limit to the heating temperature, but it may be set to 1400°C or lower from the viewpoint of productivity.
巻取り温度を600℃以下とすることで、Nb、Ti、VおよびZrからなる群のうち1種または2種以上を含有する炭化物の個数密度および平均粒径を好ましく制御することができる。巻き取り温度の下限は特に規定しないが、生産性の観点から、400℃以上としてもよい。By setting the winding temperature at 600°C or less, the number density and average particle size of carbides containing one or more of the group consisting of Nb, Ti, V and Zr can be preferably controlled. The lower limit of the winding temperature is not particularly specified, but it may be set to 400°C or more from the viewpoint of productivity.
仕上げ圧延完了から巻き取りを開始するまでの時間が短いと、巻き取り後のコイル状態となった際に変態発熱により温度が上昇し、Nb、Ti、VおよびZrからなる群のうち1種または2種以上を含有する炭化物の個数密度および平均粒径を好ましく制御することができない場合がある。そのため、仕上げ圧延完了から巻き取りを開始するまでの時間を5秒以上とすることが好ましい。上限は特に規定せず、通板速度と冷却速度とを考慮して、上述の巻き取り温度で巻き取ることができるように設定すればよい。If the time from the completion of finish rolling to the start of winding is short, the temperature will rise due to transformation heat when the coil is wound, and it may not be possible to preferably control the number density and average particle size of carbides containing one or more of the group consisting of Nb, Ti, V, and Zr. Therefore, it is preferable to set the time from the completion of finish rolling to the start of winding to 5 seconds or more. There is no particular upper limit, and it is sufficient to set it so that winding can be performed at the above-mentioned winding temperature, taking into account the sheet passing speed and cooling speed.
次に、得られた熱延鋼板に対して、コイルを巻き開いて、酸洗を施してから冷間圧延を行う。冷間圧延時の累積圧下率は、生産性を阻害しない範囲であればよく、例えば30~80%とすればよい。これにより、冷延鋼板を得る。Next, the resulting hot-rolled steel sheet is uncoiled, pickled, and then cold-rolled. The cumulative reduction during cold rolling may be within a range that does not impede productivity, for example, 30 to 80%. This results in a cold-rolled steel sheet.
得られた冷延鋼板に対し、軟質化させるために焼鈍を施してもよい。焼鈍後には、調質圧延を施すことが好ましい。鋼板の調質圧延における圧下率は、生産性を阻害しない範囲であればよく、2%以下とすればよい。形状矯正のために、テンションレベラーを用いてもよい。The obtained cold-rolled steel sheet may be annealed to soften it. After annealing, it is preferable to perform temper rolling. The reduction ratio in temper rolling of the steel sheet may be within a range that does not impede productivity, and may be 2% or less. A tension leveler may be used to correct the shape.
冷延鋼板に対し、必要に応じて、アルミめっきおよびアルミ-亜鉛めっきなどのAl系めっき、あるいはZn系めっきを施しても良い。めっきの組成はアルミや亜鉛が主成分であるものの、耐食性向上のためにNiなどの元素を添加してもよい。また、めっきには、不純物として鉄などの元素が含有されていてもよい。 Cold-rolled steel sheets may be coated with Al-based plating, such as aluminum plating and aluminum-zinc plating, or Zn-based plating, as necessary. Although the main components of the plating are aluminum and zinc, elements such as Ni may be added to improve corrosion resistance. The plating may also contain elements such as iron as impurities.
めっきは、通常のめっき条件により付与すればよい。アルミめっきであれば、浴中Si濃度は5~12質量%、残部はアルミおよび0.5%未満の不純物が適している。アルミ-亜鉛めっきでは、浴中Zn濃度は40~50質量%、残部はアルミおよび0.5%未満の不純物が適している。また、アルミめっき中にMgやZnが混在しても、アルミ-亜鉛めっき中にMgが混在しても特に問題は無い。めっき付与の際の雰囲気は、無酸化炉を有する連続式めっき設備でも、無酸化炉を有しない連続式めっき設備でも、通常のめっき条件とすればよい。亜鉛めっきでは、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき等の方法を採用してもよい。 Plating may be applied under normal plating conditions. For aluminum plating, a suitable bath concentration of Si is 5-12 mass%, with the remainder being aluminum and less than 0.5% impurities. For aluminum-zinc plating, a suitable bath concentration of Zn is 40-50 mass%, with the remainder being aluminum and less than 0.5% impurities. There is no particular problem with Mg and Zn being mixed in the aluminum plating, or with Mg being mixed in the aluminum-zinc plating. The atmosphere during plating may be normal plating conditions, whether the continuous plating equipment has a non-oxidizing furnace or does not have a non-oxidizing furnace. For zinc plating, methods such as hot-dip galvanizing, electrolytic galvanizing, and alloyed hot-dip galvanizing may be used.
めっき前に鋼板表面に金属プレめっきを施してもよい。金属プレめっきとしては、Niプレめっき、Feプレめっき、およびその他めっき性を向上させる金属プレめっきが挙げられる。また、めっき層表面に異種の金属めっきや無機系、有機系化合物の皮膜などを付与しても特に問題は無い。
以上の方法により、ホットスタンプ用鋼板を得る。
A metal pre-plating may be applied to the surface of the steel sheet before plating. Examples of the metal pre-plating include Ni pre-plating, Fe pre-plating, and other metal pre-plating that improves plating properties. There is no particular problem even if a different type of metal plating or a coating of an inorganic or organic compound is applied to the surface of the plating layer.
By the above method, a steel sheet for hot stamping is obtained.
次に、上述の方法により得られたホットスタンプ用鋼板に対して、例えば以下のホットスタンプ条件を適用することで、本実施形態に係るホットスタンプ成形体を製造する。Next, the hot stamped steel sheet obtained by the above-mentioned method is subjected to, for example, the following hot stamping conditions to produce the hot stamped body according to this embodiment.
ホットスタンプ用鋼板をAc3変態点~1000℃の温度域に加熱し、当該温度域にて0.1~30.0分間保持した後、速やかに金型上に搬送して、ホットスタンプを行う。その後、鋼板を加圧して、鋼板と金型との熱伝達により、鋼板を金型内で冷却する。 The steel sheet for hot stamping is heated to a temperature range of Ac3 transformation point to 1000°C, and is held at that temperature range for 0.1 to 30.0 minutes, and then is quickly transported onto a die for hot stamping. Thereafter, the steel sheet is pressed and cooled in the die by heat transfer between the steel sheet and the die.
なお、Ac3変態点~1000℃の温度域では、鋼板温度を変動させてもよく、一定としてもよい。Ac3変態点は下記式により求めることができる。 The steel sheet temperature may be varied or may be constant in the temperature range from the Ac3 transformation point to 1000° C. The Ac3 transformation point can be calculated by the following formula.
Ac3変態点(℃)=exp(X)+31.5×Mo-28
X=6.8165-0.47132×C-0.057321×Mn+0.0660261×Si-0.050211×Cr+0.10593×Ti+2.0272×N+1.0536×S-0.12024×Si×C+0.11629×Cr×C+0.29225×C2+0.01566×Mn2+0.017315×Cr2
なお、上記式中の元素記号は、当該元素の質量%での含有量であり、含有しない場合は0を代入する。
Ac3 transformation point (°C) = exp(X) + 31.5 x Mo-28
X=6.8165-0.47132×C-0.057321×Mn+0.0660261×Si-0.050211×Cr+0.10 593×Ti+2.0272×N+1.0536×S-0.12024×Si×C+0.11629×Cr×C+0.29225×C 2 +0.01566×Mn 2 +0.017315×Cr 2
In the above formula, the symbol for an element indicates the content of the element in mass %, and 0 is substituted when the element is not contained.
ホットスタンプ時の金型の面圧を、下記式(3)により表されるPa(MPa)、および200MPaのうちの小さい方の値(Pmax(MPa))以下とすることで、ホットスタンプ後の冷却速度を好ましく制御することができる。その結果、所望量の軟質領域を得ることができる。
ホットスタンプ時の金型の面圧の下限は特に限定しないが、0.1MPa以上としてもよい。面圧が小さい場合には金型と鋼板との間の熱伝達が不十分となり、マルテンサイト変態に必要な冷却速度が得られないためである。
また、ホットスタンプ時の金型の面圧は、下死点保持におけるプレス荷重を変化させることで制御すればよい。実際の部品形状では正確な面圧を算出することが難しいため、プレス成形の数値シミュレーションを活用して下死点保持時のプレス荷重を決めてもよい。部品の形状が単純であり、部品表面の法線方向の荷重がプレス荷重から計算できる場合には、法線方向の荷重を部品の表面積で除して面圧を求めてもよい。
The cooling rate after hot stamping can be controlled favorably by setting the contact pressure of the die during hot stamping to the smaller value ( Pmax (MPa)) of P a (MPa) represented by the following formula (3) and 200 MPa, thereby obtaining a desired amount of soft region.
The lower limit of the contact pressure of the die during hot stamping is not particularly limited, but may be 0.1 MPa or more. If the contact pressure is small, the heat transfer between the die and the steel sheet becomes insufficient, and the cooling rate required for martensitic transformation cannot be obtained.
In addition, the surface pressure of the die during hot stamping can be controlled by changing the press load when the die is held at the bottom dead point. Since it is difficult to calculate an accurate surface pressure for an actual part shape, a numerical simulation of press forming may be used to determine the press load when the die is held at the bottom dead point. If the part shape is simple and the load in the normal direction to the part surface can be calculated from the press load, the surface pressure may be calculated by dividing the load in the normal direction by the surface area of the part.
Pa=8×10-177×Ms67.08 …(3)
上記式(3)中のMsは上記式(1)の左辺により表されるMs点(マルテンサイト変態開始温度)である。
P a =8×10 −177 ×Ms 67.08 …(3)
Ms in the above formula (3) is the Ms point (martensitic transformation start temperature) represented by the left side of the above formula (1).
また、ホットスタンプ時の下死点での保持時間を制御することで、ホットスタンプ後の冷却速度を好ましく制御することができる。その結果、所望量の軟質領域を得ることができる。ホットスタンプ時の下死点での保持では、鋼板と金型との間の熱伝達により鋼板が急冷され、マルテンサイト変態を生じさせる。ホットスタンプ成形体を金型から取り出すときの温度(取り出し温度)は、マルテンサイト変態が完了した温度以下であることが好ましい。そのため、ホットスタンプ成形体を金型から取り出すときの温度は、250℃以下とすることが好ましい。なお、ここでいう取り出し温度とは、金型から取り出したときのホットスタンプ成形体の表面温度である。 In addition, by controlling the holding time at the bottom dead center during hot stamping, the cooling rate after hot stamping can be preferably controlled. As a result, the desired amount of soft region can be obtained. When holding at the bottom dead center during hot stamping, the steel sheet is quenched by heat transfer between the steel sheet and the die, causing martensitic transformation. The temperature (removal temperature) when the hot stamped body is removed from the die is preferably equal to or lower than the temperature at which martensitic transformation is completed. Therefore, the temperature when the hot stamped body is removed from the die is preferably 250°C or lower. The removal temperature here refers to the surface temperature of the hot stamped body when it is removed from the die.
下死点での保持時間が短くても、取り出し温度を低温とした場合には、金型に保持された鋼板の冷却速度が高くなり、軟質領域を得ることが困難となる場合がある。そこで、取り出し温度に対して下死点での保持時間を下記式(5)または(6)により得られるt(秒)以上とすることが望ましい。Even if the holding time at the bottom dead center is short, if the removal temperature is low, the cooling rate of the steel sheet held in the mold will be high, and it may be difficult to obtain a soft region. Therefore, it is desirable to set the holding time at the bottom dead center relative to the removal temperature to be equal to or longer than t (seconds) obtained by the following formula (5) or (6).
取り出し温度が150℃未満の場合
t=3.15×1087×Ms
-32.7 …(5)
取り出し温度が150~250℃の場合
t=2.20×1087×Ms
-32.7 …(6)
上記式(5)および(6)中のMsは上記式(1)の左辺により表されるMs点(マルテンサイト変態開始温度)であり、Ms点が高いほど軟質領域が得られやすいので、下死点での保持が短時間でもよいと考えられる。
When the removal temperature is less than 150° C., t=3.15×10 87 ×M s −32.7 …(5)
When the removal temperature is 150 to 250°C, t = 2.20 × 10 87 × M s -32.7 ... (6)
Ms in the above formulas (5) and (6) is the Ms point (martensitic transformation start temperature) represented by the left side of the above formula (1). The higher the Ms point, the easier it is to obtain a soft region, so it is considered that the holding time at the bottom dead center may be short.
以上の方法により、本実施形態に係るホットスタンプ成形体を製造することができる。
なお、ホットスタンプ後には焼き戻しを行わないことが望ましい。具体的には、250℃以上の温度域に15分間以上加熱しないことが望ましい。このような焼戻しを行うと、マルテンサイト中の軟質領域が過剰となり、所望の強度を得ることができないためである。
By the above-described method, the hot stamped steel according to this embodiment can be manufactured.
It is preferable not to perform tempering after hot stamping. Specifically, it is preferable not to heat the material to a temperature range of 250° C. or higher for 15 minutes or longer. If tempering is performed in this manner, the soft region in the martensite becomes excessive, making it impossible to obtain the desired strength.
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。Next, an embodiment of the present invention will be described. However, the conditions in the embodiment are merely an example of conditions adopted to confirm the feasibility and effects of the present invention, and the present invention is not limited to this example of conditions. Various conditions may be adopted in the present invention as long as they do not deviate from the gist of the present invention and achieve the object of the present invention.
表1A~表1Cに示す化学組成を有する鋼片を用いて、熱間圧延、酸洗および冷間圧延を行い、必要に応じて連続焼鈍または連続溶融めっきを行うことにより、板厚0.5~3.5mmの冷延鋼板およびめっき鋼板を製造した。熱間圧延前の加熱温度は表2A~表2Cに記載の通りであり、冷間圧延における累積圧下率は30~80%であった。 Cold-rolled steel sheets and plated steel sheets with thicknesses of 0.5 to 3.5 mm were manufactured by hot rolling, pickling, and cold rolling using steel pieces having the chemical compositions shown in Tables 1A to 1C, and then continuous annealing or continuous hot-dip plating was performed as necessary. The heating temperatures before hot rolling were as shown in Tables 2A to 2C, and the cumulative reduction in cold rolling was 30 to 80%.
表3A~表3Cに記載の「めっき層の種類」は、それぞれ以下の通りである。
CR:めっき層なし
GI:溶融亜鉛めっき層 (狙い目付量片面60g/m2、両面めっき)
GA:合金化溶融亜鉛めっき層 (狙い目付量片面45g/m2、両面めっき)
AL:Al系めっき層 (狙い目付量片面80g/m2、両面めっき)
EG:電気亜鉛めっき層(狙い目付量片面40g/m2、両面めっき)
The "types of plating layers" listed in Tables 3A to 3C are as follows:
CR: No plating layer GI: Hot-dip galvanized layer (target coating weight 60 g/ m2 on one side, plating on both sides)
GA: galvannealed layer (target coating weight 45 g/m 2 on one side, double-sided plating)
AL: Al-based plating layer (target coating weight 80 g/m2 on one side, double-sided plating)
EG: electrolytic zinc plating layer (target coating amount 40 g/m 2 on one side, double-sided plating)
製造した冷延鋼板およびめっき鋼板を用いて、表2A~表2Cに示す条件にてホットスタンプを行った。ホットスタンプは引張試験および金属組織観察を行うための試験片を作製し易いように、平板状の鋼板を水冷金型で挟んで加圧した。これにより、表3A~表3Cに示すホットスタンプ成形体を得た。なお、製造No.77は、ホットスタンプ後に300℃で20分間加熱する焼き戻しを行った。
次に、上述の方法により、金属組織観察および引張強さの測定を行った。
The produced cold-rolled steel sheets and plated steel sheets were subjected to hot stamping under the conditions shown in Tables 2A to 2C. In hot stamping, flat steel sheets were sandwiched between water-cooled dies and pressed to easily prepare test pieces for tensile tests and metallographic observations. As a result, hot stamped bodies shown in Tables 3A to 3C were obtained. Production No. 77 was tempered by heating at 300°C for 20 minutes after hot stamping.
Next, the metal structure was observed and the tensile strength was measured by the above-mentioned methods.
得られた引張強さが980MPa以上であった場合、高い強度を有するとして合格と判定した。一方、得られた引張強さが980MPa未満であった場合、高い強度を有さないとして不合格と判定した。また得られた引張強さが1380MPa超であった場合、強度が高すぎるとして不合格と判断した。If the obtained tensile strength was 980 MPa or more, it was judged to have high strength and to have passed the test. On the other hand, if the obtained tensile strength was less than 980 MPa, it was judged to have not high strength and to have failed the test. Also, if the obtained tensile strength was more than 1380 MPa, it was judged to have too high strength and to have failed the test.
ドイツ自動車工業会で規定されたVDA基準(VDA238-100)に基づいて、以下の方法により、ホットスタンプ成形体の曲げ性を評価した。本実施例では、曲げ試験で得られる最大荷重時の変位をVDA基準で角度に変換し、曲げ角度α(°)を求めた。Based on the VDA standard (VDA238-100) defined by the German Association of the Automotive Industry, the bendability of the hot stamped body was evaluated by the following method. In this example, the displacement at the maximum load obtained in the bending test was converted to an angle according to the VDA standard to determine the bend angle α (°).
曲げ試験における条件は以下の通りとした。
試験片寸法:60mm(圧延方向)×30mm(板幅方向に平行な方向)
試験片板厚:1.6mm
曲げ稜線:圧延方向に平行、45°方向、直角方向
試験方法:ロール支持、ポンチ押し込み
ロール径:φ30mm
ポンチ形状:先端R=0.4mm
ロール間距離:2.0×板厚(mm)+0.5mm
押し込み速度:20mm/min
試験機:SHIMADZU AUTOGRAPH 20kN
The bending test conditions were as follows:
Test piece dimensions: 60 mm (rolling direction) x 30 mm (direction parallel to the plate width direction)
Test piece thickness: 1.6 mm
Bending ridge: Parallel to rolling direction, 45° direction, perpendicular direction Test method: Roll support, punch pressing Roll diameter: φ30 mm
Punch shape: tip R = 0.4 mm
Distance between rolls: 2.0 x plate thickness (mm) + 0.5 mm
Push-in speed: 20 mm/min
Testing machine: SHIMADZU AUTOGRAPH 20kN
3方向の曲げ試験から、平均曲げ角αm(°)および曲げの異方性Δα(%)を下記のように求めた。
αm=(αL+2×αD+αC)/4
Δα=(αm-αmin)/αm×100
αL:圧延方向に平行の軸で曲げた際のα
αD:圧延方向に45°の軸で曲げた際のα
αC:圧延方向に直角の軸で曲げた際のα
αmin:αL、αD、αCのうちの最小値
From the bending test in three directions, the average bending angle α m (°) and bending anisotropy Δα (%) were determined as follows.
α m = (α L +2×α D + α C )/4
Δα=(α m - α min )/α m ×100
α L : α when bent along an axis parallel to the rolling direction
α D : α when bent at an axis of 45° to the rolling direction
α C : α when bent around an axis perpendicular to the rolling direction
α min : The minimum value of α L, α D, and α C
なお、圧延方向が不明な場合には、22.5°刻みで5方向の試験を行い、曲げ角度αの最小値が得られた方向を圧延方向とみなして、αL、αDおよびαCを求めてもよい。この方法でも圧延方向が不明な場合には、11.25°刻みで10方向の試験を行い、曲げ角度αの最小値が得られる方向を圧延方向とみなして、αL、αDおよびαCを求めてもよい。 If the rolling direction is unknown, tests may be performed in five directions at intervals of 22.5°, and the direction in which the minimum value of the bending angle α is obtained may be regarded as the rolling direction to determine α L , α D , and α C. If the rolling direction is still unknown by this method, tests may be performed in ten directions at intervals of 11.25°, and the direction in which the minimum value of the bending angle α is obtained may be regarded as the rolling direction to determine α L , α D , and α C.
αmは板厚および引張強さに影響を受ける。また、αmはホットスタンプ成形体のめっき層の影響も受ける。アルミめっきを用いた場合にはホットスタンプの加熱にて表面に硬質なFe-Al合金層が形成するため、GA、GI、CR(ホットスタンプ後にショットブラストを施したもの)またはEGよりもαmが低位となる。 αm is affected by the plate thickness and tensile strength. It is also affected by the plating layer of the hot stamped body. When aluminum plating is used, a hard Fe-Al alloy layer is formed on the surface by the heating of hot stamping, so αm is lower than that of GA, GI, CR (which is shot blasted after hot stamping) or EG.
本実施例では、αmが表4に示す下限値以上であった場合、曲げ性に優れるとして合格と判定した。一方、αmが表4に示す下限値未満であった場合、曲げ性に劣るとして不合格と判定した。
また、Δαが15%以下であった場合、曲げ性の異方性が小さいとして合格と判定した。一方、Δαが15%超であった場合、曲げ性の異方性が大きいとして不合格と判定した。
In this example, when αm was equal to or greater than the lower limit shown in Table 4, the bendability was judged to be excellent and passed. On the other hand, when αm was less than the lower limit shown in Table 4, the bendability was judged to be poor and passed.
In addition, when Δα was 15% or less, the anisotropy of bending property was deemed small and the sample was judged as pass, whereas when Δα was more than 15%, the anisotropy of bending property was deemed large and the sample was judged as fail.
また、自動車技術会制定のJASO M609-91に規定する方法により耐食性を評価した。具体的には、次の方法により評価した。In addition, the corrosion resistance was evaluated according to the method specified in JASO M609-91 established by the Society of Automotive Engineers of Japan. Specifically, the evaluation was performed according to the following method.
ホットスタンプ成形体から試料を採取し、厚さ15μmで電着塗膜を付与した試料平面部にカッターで長さ70mmの直線状の疵を入れ、サイクル腐食試験に供した。120サイクル後の試料を取り出し、市販の塗膜剥離剤に30分浸漬した後、ブラシで塗膜を剥離した。その後、鋼板用のインヒビターを含有する5体積%クエン酸アンモニウム水溶液に試料を浸漬し、腐食した部分に生成した錆をブラシで除去した。キーエンス社製デジタルマイクロスコープVHX-7000を用いて、70mmの疵の長手方向における中央部を境界とし、疵の両端からの長さ35mmごとに、基準面からの板厚減少を測定し、それぞれの最大値を得た。基準面は、めっき有無にかかわらず、塗膜剥離後の腐食していない部位の表面とした。得られた2つの板厚減少の最大値の平均値を算出した。A sample was taken from the hot stamped compact, and a linear scratch 70 mm long was made with a cutter on the flat surface of the sample, which had a 15 μm thick electrocoated coating, and then subjected to a cyclic corrosion test. After 120 cycles, the sample was taken out and immersed in a commercially available coating remover for 30 minutes, and the coating was then removed with a brush. The sample was then immersed in a 5% by volume aqueous solution of ammonium citrate containing an inhibitor for steel sheets, and the rust formed on the corroded area was removed with a brush. Using a Keyence VHX-7000 digital microscope, the center of the 70 mm long scratch was used as the boundary, and the thickness reduction from the reference plane was measured every 35 mm from both ends of the scratch, and the maximum value for each was obtained. The reference plane was the surface of the uncorroded area after the coating was removed, regardless of whether it was plated or not. The average value of the two maximum thickness reductions obtained was calculated.
得られた板厚減少の最大値の平均値について、以下の基準で評価した。ALめっき鋼板の場合は評価がE1、E2、V1の場合、特に優れた耐食性を有するホットスタンプ成形体であると判断した。めっき種がGA、GI、EGの場合は評価がV2以上の場合に、特に優れた耐食性を有するホットスタンプ成形体であると判断した。また、冷延鋼板CRの場合は評価がG以上を特に優れた耐食性を有するホットスタンプ成形体であると判断した。
なお、下記評価は、B、G、V2、V1、E2、E1の順に、耐食性がより優れたものであることを示すものである。
The average value of the maximum thickness reduction obtained was evaluated according to the following criteria. In the case of AL-plated steel sheets, if the evaluation was E1, E2, or V1, it was judged that the hot stamped steel had particularly excellent corrosion resistance. In the case of GA, GI, or EG-plated steel sheets, if the evaluation was V2 or higher, it was judged that the hot stamped steel had particularly excellent corrosion resistance. In the case of CR cold-rolled steel sheets, if the evaluation was G or higher, it was judged that the hot stamped steel had particularly excellent corrosion resistance.
The following evaluations indicate that the corrosion resistance is more excellent in the order of B, G, V2, V1, E2, and E1.
E1(Excellent-1):0.03mm未満
E2(Excellent-2):0.03mm以上、0.05mm未満
V1(Very Good-1):0.05mm以上、0.07mm未満
V2(Very Good-2):0.07mm以上、0.10mm未満
G (Good) :0.10mm以上、0.15mm未満
B (Bad) :0.15mm以上
E1 (Excellent-1): Less than 0.03 mm E2 (Excellent-2): 0.03 mm or more, less than 0.05 mm V1 (Very Good-1): 0.05 mm or more, less than 0.07 mm V2 (Very Good-2): 0.07 mm or more, less than 0.10 mm G (Good): 0.10 mm or more, less than 0.15 mm B (Bad): 0.15 mm or more
以上の結果を表3A~表3Cに示す。表3A~表3Cを見ると、本発明例においては、高い強度および優れた曲げ性を有し、且つ曲げ性の異方性が小さいホットスタンプ成形体が得られたことが分かる。一方、比較例においては、上記特性のうち1つ以上が合格基準を満足しなかったことが分かる。The above results are shown in Tables 3A to 3C. It can be seen from Tables 3A to 3C that in the examples of the present invention, hot stamped bodies having high strength and excellent bendability and small anisotropy in bendability were obtained. On the other hand, it can be seen that in the comparative examples, one or more of the above properties did not satisfy the pass criteria.
本発明に係る上記態様によれば、高い強度および優れた曲げ性を有し、且つ曲げ性の異方性が小さいホットスタンプ成形体を提供することができる。 According to the above aspect of the present invention, it is possible to provide a hot stamped body having high strength, excellent bendability, and small anisotropy in bendability.
Claims (5)
C :0.050~0.150%、
Si:0.010~1.000%、
Mn:1.00~2.00%、
Al:0.001~0.500%、
P :0.100%以下、
S :0.0100%以下、
N :0.0100%以下、
B :0.0005~0.0050%、
Cr:0~0.50%、
Mo:0~0.500%、
Ni:0~3.00%、
Cu:0~3.00%、
Co:0~0.50%、
Sn:0~0.500%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.0050%、および
Sb:0~0.0200%
を含有し、且つ
Ti:0.005~0.100%、および
Zr:0.005~0.100%からなる群のうち1種または2種を含有し、
Nb:0.015~0.100%、および
V :0.005~0.100%からなる群のうち1種または2種を含有し、
残部がFeおよび不純物からなり、
下記式(1)および式(2)を満足し、
金属組織が、マルテンサイトを90面積%以上含み、前記マルテンサイトのうち、平均Grain Average Image Quality値が123000~200000である軟質領域が5~25面積%であることを特徴とするホットスタンプ成形体。
561-474×C-33×Mn-17×Cr-17×Ni-7.5×Si-21×Mo+10×Co>440 …(1)
0.265×Ti+0.140×Zr>N …(2)
ただし、上記式(1)および式(2)中の元素記号は各元素の質量%での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は0を代入する。 The chemical composition, in mass%, is
C: 0.050-0.150%,
Si: 0.010 to 1.000%,
Mn: 1.00-2.00%,
Al: 0.001-0.500%,
P: 0.100% or less,
S: 0.0100% or less,
N: 0.0100% or less,
B: 0.0005 to 0.0050%,
Cr: 0 to 0.50%,
Mo: 0-0.500%,
Ni: 0-3.00%,
Cu: 0-3.00%,
Co: 0 to 0.50%,
Sn: 0-0.500%,
Ca: 0-0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%,
REM: 0 to 0.0050%, and Sb: 0 to 0.0200%
and one or two selected from the group consisting of Ti: 0.005 to 0.100% and Zr: 0.005 to 0.100%,
Contains one or two of the group consisting of Nb: 0.015 to 0.100% and V: 0.005 to 0.100%,
The balance is Fe and impurities,
The following formulas (1) and (2) are satisfied:
A hot stamped steel, characterized in that the metal structure contains 90 area % or more of martensite, and the martensite contains 5 to 25 area % of soft regions having an average grain average image quality value of 123,000 to 200,000 .
561-474 x C-33 x Mn-17 x Cr-17 x Ni-7.5 x Si-21 x Mo + 10 x Co>440 ... (1)
0.265×Ti+0.140×Zr>N…(2)
In the above formulas (1) and (2), the element symbols indicate the content of each element in mass %, and 0 is substituted when the element is not contained.
Cr:0.005~0.50%、
Mo:0.005~0.500%、
Ni:0.005~3.00%、
Cu:0.005~3.00%、
Co:0.005~0.50%、
Sn:0.005~0.500%、
Ca:0.0005~0.0050%、
Mg:0.0005~0.0050%、
REM:0.0005~0.0050%、および
Sb:0.0005~0.0200%
からなる群のうち1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のホットスタンプ成形体。 The chemical composition, in mass%,
Cr: 0.005-0.50%,
Mo: 0.005-0.500%,
Ni: 0.005-3.00%,
Cu: 0.005-3.00%,
Co: 0.005-0.50%,
Sn: 0.005-0.500%,
Ca: 0.0005-0.0050%,
Mg: 0.0005-0.0050%,
REM: 0.0005 to 0.0050%, and Sb: 0.0005 to 0.0200%
The hot stamped product according to claim 1, characterized in that it contains one or more of the group consisting of
Co:0.005~0.50%、
Sn:0.005~0.500%、および
Sb:0.0005~0.0200%
からなる群のうち1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のホットスタンプ成形体。 The chemical composition, in mass%,
Co: 0.005-0.50%,
Sn: 0.005 to 0.500%, and Sb: 0.0005 to 0.0200%
The hot stamped product according to claim 1, characterized in that it contains one or more of the group consisting of
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